Ученые из Дании, Нидерландов, Бельгии и Испании, изучавшие последствия извержения подводного вулкана Хунга Тонга — Хунга Хаапаи в южной части Тихого океана в январе 2022 года, обнаружили удивительный механизм.
Оказалось, что это одно из самых мощных вулканических извержений современности не только выбросило в атмосферу огромное количество парниковых газов. Но и помогло очистить воздух от метана, одного из самых опасных для климата газов.
Механизм, который может вызывать «очистку» вулканов, был обнаружен после того, как ученые, используя передовые спутниковые измерения, зафиксировали исключительно высокие концентрации формальдегида в обширном облаке вулканического пепла. Это открытие имело решающее значение, поскольку формальдегид образуется в качестве короткоживущего промежуточного продукта при разложении метана в атмосфере.
Анализ спутниковых снимков показал, что облако формальдегида сохранялось в течение 10 дней, достигнув даже Южной Америки. Поскольку формальдегид исчезает из атмосферы в течение нескольких часов, это указывает на то, что процесс разложения метана происходил непрерывно более недели.
Вдохновение из Сахары
Исследовательская группа указывает на уникальный химический процесс, впервые обнаруженный в 2023 году, но в совершенно другом регионе мира. Тогда они обнаружили, что сахарская пыль, перемещаясь над Атлантическим океаном, смешивается с морской солью, образуя так называемые железосодержащие солевые аэрозоли. Под воздействием солнечного излучения эти аэрозоли высвобождают атомы хлора, которые затем реагируют с метаном, ускоряя его разложение в атмосфере.
Удивительно, но подобный механизм может происходить и в облаке вулканического пепла, поднимающемся высоко в стратосферу, где физические условия совершенно отличаются от условий в нижних слоях атмосферы. Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапаи выбросило в стратосферу вместе с пеплом огромное количество соленой морской воды.
По словам исследователей, солнечный свет в этой смеси создал высокореактивные атомы хлора, которые способствовали разложению метана, выделившегося во время извержения. Наглядным доказательством этого процесса стало большое количество формальдегида, обнаруженное на спутниковых снимках.
Значение метана для климата
В настоящее время на метан приходится около трети глобального потепления. За 20 лет его парниковый потенциал в 80 раз превышает потенциал углекислого газа. К счастью, метан относительно быстро распадается в атмосфере, обычно в течение примерно 10 лет. Это означает, что сокращение выбросов метана сейчас может привести к заметным климатическим изменениям в течение десятилетия. Именно поэтому ученые называют сокращение выбросов метана аварийным тормозом изменения климата, который может помочь предотвратить достижение опасных критических точек.
Открытие механизма естественного разложения метана вулканическими аэрозолями может вдохновить на разработку новых технологий, направленных на ускорение удаления этого газа из атмосферы. В настоящее время ведутся исследования различных методов искусственного ускорения разложения метана, но одной из самых больших проблем остается надежное измерение эффективности этих усилий.
Недавние исследования показывают, что распределение метана можно отслеживать с помощью современных спутниковых приборов. Таких как TROPOMI на борту спутника Sentinel-5P Европейского космического агентства, который ежедневно отслеживает загрязнение воздуха и парниковые газы по всему миру. Однако ученым пришлось адаптировать чувствительность прибора к необычным условиям — сигнал исходил с больших высот и искажался высокими концентрациями диоксида серы.
Необходимость пересмотра баланса метана
По оценкам исследователей, во время извержения вулкан выбросил около 300 гигаграмм метана — количество, эквивалентное годовым выбросам более двух миллионов коров. В то же время естественные механизмы разложения удаляли из атмосферы около 900 мегаграммов метана в день. Это эквивалентно ежедневным выбросам двух миллионов коров.
Это открытие имеет важное научное значение, поскольку указывает на необходимость пересмотра глобального баланса метана. До сих пор влияние атмосферной пыли, такой как вулканический пепел, на удаление метана из атмосферы не учитывалось. Ученые подчеркивают необходимость обновления данных, на которых основаны оценки выбросов и удаления метана. Это исследование может стать прорывом в поиске эффективных методов ограничения глобального потепления.
Наблюдаемый в облаке вулканического пепла естественный процесс может вдохновить промышленность и инженеров на поиск способов воспроизведения этого явления контролируемым и безопасным образом.
Однако крайне важно обеспечить, чтобы такие действия не вызывали нежелательных побочных эффектов и эффективно контролировались. По мнению авторов, это открытие открывает новую главу в исследованиях атмосферной химии и вселяет надежду на разработку инновационных решений, которые помогут замедлить темпы глобального потепления.
Читайте на тему: Сильнее атомной бомбы: самые мощные извержения вулканов в истории
